Nila Moeloek adalah putri pasangan perantau Minangkabau. Dia menyelesaikan pendidikan sarjananya di Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia. Kemudian ia melanjutkan pendidikan spesialis mata, serta mengikuti program sub-spesialis di International Fellowship di Orbita Centre, University of Amsterdam, Belanda dan di Kobe University, Jepang. Setelah itu ia melanjutkan pendidikan konsultan Onkologi Mata dan Program Doktor Pascasarjana di FKUI.[2]
Selain menjadi dokter di Rumah Sakit Cipto Mangunkusumo Kirana, ia juga menjadi ketua umum Dharma Wanita Persatuan Pusat (2004–2009), Ketua Perhimpunan Dokter Spesialis Mata (Perdami), dan Ketua Umum Yayasan Kanker Indonesia (YKI) periode 2011-2016.[3] Prof. Nila sempat disebut-sebut menjadi calon kuat Menteri Kesehatan pada Kabinet Indonesia Bersatu II setelah mengikuti proses seleksi calon menteri pada 18 Oktober2009.[4] Namun ia malah ditunjuk oleh presiden Susilo Bambang Yudhoyono menjadi Utusan Khusus Presiden Republik Indonesia untuk Millennium Development Goals. Tugasnya ialah menurunkan kasus HIV-AIDS dan angka kematian ibu dan anak. Barulah pada tahun 2014 ia dipilih sebagai Menteri Kesehatan pada Kabinet Kerja oleh presiden Joko Widodo.